此帖原本發(fā)在寶泉網(wǎng)，是應(yīng)尊雅曾先生之囑，將原倫敦皇家造幣廠總工程師丹尼斯-庫柏（Denis Cooper）所著“造幣的藝術(shù)和工藝 (The Art and Craft of Coin Making)”一書的第 15 章譯出。該著作專業(yè)性比較強(qiáng)，有些概念超出本人的知識范圍，術(shù)語翻譯可能不準(zhǔn)確，請幣友在閱讀時(shí)留意。

15 幣模制作和相關(guān)機(jī)器
公元 1780-1939

（1）幣模

新型造幣壓機(jī)的生產(chǎn)效率大大提高，總的造幣量也隨之增加。馬修-博爾頓（英國工業(yè)革命的先驅(qū)，索霍造幣廠的創(chuàng)建人– 譯者）的推銷工作引發(fā)了對精良的金屬貨幣的廣泛需求。工業(yè)化在何處發(fā)生，該處對硬幣的需求就節(jié)節(jié)高漲。為了生產(chǎn)這些硬幣，必須手工雕刻每一枚幣模，至少是部分雕刻。此外，幣模所用的鋼料需要在鐵匠爐中精心打制。這些做法當(dāng)然無法滿足新的需求。工業(yè)革命帶動了材料和制造工藝方面的新進(jìn)展，使得幣?？梢杂梅簷C(jī)（hobbing press）來壓制，見圖 164。新的幣模材料是亨茨曼的坩堝鋼，前面第 12 章里提到過。亨茨曼發(fā)明了一種熔煉堿性生鐵的工藝，來生產(chǎn)含 1% 碳的鋼料，鋼料的其余成分是鐵和不可避免的雜質(zhì)（有益或有害雜質(zhì)?。?br />

圖 164 由機(jī)械驅(qū)動的早期翻模壓機(jī)，現(xiàn)在挪威 Kongsberg 的挪威皇家造幣廠做展示

這種鋼能澆鑄成鋼錠，然后鍛造成棒料。這種新鋼料還有一個(gè)好處，就是任何一根棒料各處都相對均質(zhì)。馬修-博爾頓對這一新生事物的考察來得很快。1797 年他給亨茨曼的信中說，“我相信我找出了我那些幣模無法持久使用的原因…雕刻圖案被置于鋼料的邊緣，而不是其端部…我請求您馬上派人進(jìn)行鍛造，如果成功，我會大批訂貨…它們將被用來壓制分幣（“車輪”分幣）…但是它們要在模圈里壓制，因此需要非常大的沖擊力。如果內(nèi)部的鋼質(zhì)不均勻，幣模的中心部分會下陷。如果下半截是普通的泡鋼，倒可以一試，但是我擔(dān)心把泡鋼焊接到鑄鋼會影響質(zhì)量”。他的洞察力催生了將模坯跨紋理進(jìn)行鍛造的做法，而紋理是順著鋼棒走的。這種工藝直到今天還在使用。博爾頓和亨茨曼的初始合作可能是亨茨曼得以進(jìn)入幣模鋼市場的起因。亨茨曼的公司和歐洲各地的造幣廠做生意。在退火以后，這種材料很軟，但是加熱和快速淬火以后，則變得異常堅(jiān)硬。退火狀態(tài)下，其延展性也很好。這三種性質(zhì)結(jié)合起來，就產(chǎn)生了一種制模工藝求之不得的材料，直到最近才被替代。

生產(chǎn)所需數(shù)量幣模的經(jīng)濟(jì)問題是這樣解決的：按照整個(gè)設(shè)計(jì)圖案制作一個(gè)陰紋原模，然后用陰紋原模再接連制作兩個(gè)幣模，一個(gè)上面是凸浮雕，又叫陽模。陽模被用來制作一個(gè)陰模，圖 165。原模是一個(gè)凹浮雕的手雕模，圖 166。手雕是一項(xiàng)技能高超的工作，因此需要 Pistrucci 和韋恩家族這些具有藝術(shù)才華的能工巧匠來為19世紀(jì)上半葉的硬幣制作原始幣模。原模又稱“母模”，用一塊新鋼料雕刻而成，在淬火硬化后被置入一臺更大、更強(qiáng)勁的螺旋壓機(jī)，又稱翻模壓機(jī)。在這臺機(jī)器中，它被用作幣模，把自身的圖案通過冷壓方式印制到稱為“父?！钡囊桓嗨其摿系腻F形拋光表面上。父模又叫二元模。二元模在硬化處理以后被用來壓制陰紋的工作模。每一枚幣都要有正面和背面幣模，而每一副模具的預(yù)期生產(chǎn)壽命是 25,000 到 50,000 枚硬幣。這種乘積效應(yīng)是驚人的– 一副制作優(yōu)良的父模可以生產(chǎn)幾百副幣模、數(shù)百萬枚硬幣。如果父模磨損，還可以從原始的母模重新壓制父模來替代它們，圖 165。從理論上來說，這種做法能夠保證任何一種面值的所有硬幣都完全相同，但是雕刻師往往會修飾父模，因此造成微小的差別。這種制模的新方式的另一個(gè)優(yōu)勢，是設(shè)計(jì)圖案可以連續(xù)多年保持一致。不需要的年號可以從父模上磨掉，再用這個(gè)父模壓印新的母模。接下來只需要在新的母模上雕出新的年號，就可以用它來壓印新的父模。這個(gè)做法有一個(gè)小小的不利之處，那就是在每個(gè)步驟以后，設(shè)計(jì)圖案會向四周擴(kuò)展約 0.1%。這樣一來硬幣圖案珠圈周圍的內(nèi)齒就會略微縮小。一枚相同圖案的硬幣第二年及以后年份中發(fā)行時(shí)一般會顯示出這一區(qū)別。


圖 165 制模操作的順序

(1)：A 藝術(shù)家浮雕石膏模的陰模；B 用 A制作的陽模，用鑄鐵或青銅制成，后來被電鑄版取代； C 縮雕機(jī)制成的鋼質(zhì)陽模； D 用 C 壓印而成的鋼質(zhì)陰紋母模； E 用 D 壓印而成的陽紋父模（又稱二元模）； F 用 E 壓印而成的陰紋幣模。(2)：G 陽紋沖子，用于中心圖案；H 用 G 壓印而成的母模，通過手工雕刻加上其余成分；J 陽紋二元模；K 陰紋幣模。(3)：L 陽紋沖子；M 陰紋幣模，通過手工雕刻加上其余成分。


圖 166 一位總雕刻師在工作。據(jù)稱他的手腕動作要和小提琴家一樣靈活。

和壓制同樣圖案的硬幣相比，從母模翻制二元模，再從二元模翻制工作模，都需要大得多的壓力。壓力最大的壓機(jī)被用于這些翻模工序，但是在十九世紀(jì)初，這些壓機(jī)還是靠人力操作。它們被設(shè)計(jì)成以低速推動沉重的機(jī)件，由兩個(gè)人進(jìn)行操作，圖 167。壓制鋼制模坯所需的壓力比壓制類似尺寸的硬幣要大兩三倍，而且所有幣模都要多次壓印，只有最小的幣模除外。另外，從陰紋的母模壓制陽紋的二元模要難于用二元模壓制陰紋的工作模。（把凸出的陽紋圖案向下壓入工作模坯的表面要比強(qiáng)迫金屬向上填入凹陷的陰紋圖案來得容易。）新技術(shù)帶來了模體的新樣式 – 一根鋼質(zhì)鍛件的端部被車成錐形，然后拋光。圖 168 中顯示了各種錐形尖頂?shù)氖纠?。由于模具鋼在制模過程中會快速硬化，第一次壓印只能將圖案的中心部分大部壓印到尖頂上。這樣會造成尖頂基部的邊圈變形。這個(gè)不完全壓印的幣模隨后被光亮退火，以便把壓印圖案周圍變形的邊圈車去，這樣就產(chǎn)生了一個(gè)新的尖頂 - 一個(gè)矮矮的圓臺。如果不去掉邊圈部分的金屬，它會對圓臺的中心造成約束，在下一次壓印時(shí)妨礙金屬的流動。這個(gè)過程要酌情重復(fù)多次，直到整個(gè)圖案被壓印完全。最后模體被加工成適當(dāng)?shù)某叽纾员阊b入壓機(jī)中的印模夾具， 圖 169。在各次壓印之間，如果圖案的某些部分沒有壓印完全，修模工會使用手工工具重現(xiàn)圖案的細(xì)部，這樣有助于金屬在后來的操作中流動順暢。雖然這項(xiàng)工作不要求最初雕模所需的藝術(shù)鑒賞力，但也是一個(gè)技術(shù)活。這些人力操作的翻模壓機(jī)有許多連續(xù)使用了很長時(shí)間。早期的一些壓機(jī)保留在布魯塞爾造幣廠博物館內(nèi)，而巴黎造幣廠的一臺壓機(jī)一直使用到不久以前。制造這臺壓機(jī)的材料取自于奧斯特里茨戰(zhàn)役期間繳獲的青銅大炮。


圖167 人力操作的翻模壓機(jī)。壓機(jī)的結(jié)構(gòu)有助于操作工精心控制壓制過程


圖168 工作模翻制的幾個(gè)步驟。(1) 第一次壓??；(2) 退火；(3) 第二次壓??；(4) 形成圓臺；(5) 重新退火；(6) 第三次（最后）壓印。(1) 和 (3) 中的小圖是黑白示意圖，因而是陽紋，而不是工作模上應(yīng)有的陰紋。


圖169 A 拋光的錐形幣模鍛件，幾十年一直保持不變；B 壓制完成的鍛件，已經(jīng)過部分車床加工；C 工作模成品

十九世紀(jì)晚些時(shí)候，有人發(fā)明了一種特殊的裝置來驅(qū)動翻模壓機(jī)，圖 170。由皮帶傳動的一根橫軸被裝在一個(gè)飛輪的上方，而飛輪被固定到主螺桿的頂端。飛輪取代了搖臂。沿飛輪邊緣挖出一道凹槽，皮革條被嵌入槽中以形成一個(gè)摩擦驅(qū)動面。而橫軸的兩端則各安裝了一個(gè)圓盤。橫軸被設(shè)計(jì)為可以橫向移動，讓兩個(gè)圓盤中的一個(gè)來摩擦飛輪的邊緣。這樣操作工就能夠根據(jù)不同圓盤提供的動力，隨意將螺桿升起或降下。操作工用腳控制飛輪，讓螺桿上的飛輪停留在所需的任意高度，然后按照所需的壓力讓螺桿落下。主夾具被安放在壓機(jī)開合處的基座上，雕刻圖案的一面朝上，而錐形的模坯則被用手垂直抓住，錐形的尖端頂在圖案的中心。然后螺桿被壓下，撞擊在模坯根部。這類壓機(jī)增大了壓力，對經(jīng)過硬化處理的陽模和陰模都會產(chǎn)生更大的沖擊力，因此就有必要將陽模和陰模放在一個(gè)安全環(huán)套里，防止它們爆裂。為了保護(hù)操作工的手，還在壓機(jī)內(nèi)加放了一個(gè)止動塊，也就是一個(gè)墊塊，以限制螺桿向下移動的行程。在圖170 中，操作工正在準(zhǔn)備對陰模進(jìn)行二次或更多壓印。為此目的，陰模被裝入主夾具內(nèi)，然后裝好陰模的主夾具被置入壓機(jī)的開合處。這項(xiàng)工作并非易事，因?yàn)閮蓚€(gè)帶有圖案的表面必須精確對正，而且不得有損壞。還要給兩個(gè)表面之間加上潤滑劑，而這些潤滑劑通常是操作工口中吹氣所含的水分！操作工身邊的小型手工壓機(jī)被用來將幣模壓入安全套環(huán)內(nèi)。



圖 170 上 – 倫敦皇家造幣廠內(nèi)的 250 噸大型 Greenwood and Batley 翻模壓機(jī)；下 – 操作工準(zhǔn)備翻模時(shí)在壓機(jī)內(nèi)握住模坯和二元模

把雕刻圖案壓印到拋光的表面上以后，模體要車成一個(gè)圓柱體，圖案到底部的總長度要嚴(yán)格控制在規(guī)定限度之內(nèi)，以便裝入新式壓機(jī)的圓形幣模夾具內(nèi)。到了十八世紀(jì)末，有車床可以承擔(dān)此項(xiàng)任務(wù)。造幣廠和幣模制造商對幣模模體的最佳形狀各有自己的看法。以壓印圖案為基準(zhǔn)來車出底部和模體對頂針車床操作工來說是技能要求很高的活。通常使用一個(gè)八爪卡盤來固定壓印好的幣模，而對模面邊緣進(jìn)行調(diào)整，使其轉(zhuǎn)動時(shí)一邊保持正確的角度，一邊和車床中心線對正，是件非常費(fèi)神的工作，圖 171。最后幣模還要硬化、淬火、裝在泥封的盒子里進(jìn)行回火處理。這些方法自古以來就沒有什么變化，在各地使用到 1900 年前后被液體鹽浴法所取代。（液體鹽中含有氰化鉀和其它鹽類。）雕刻好的模面在加熱和淬火之間暴露在空氣之中的問題依然存在，而且還需要快速淬火。在巴黎造幣廠，Droz 使用噴水技術(shù)來進(jìn)行淬火處理。140 年以后倫敦的皇家造幣廠還在沿用這一方法。其它各地的造幣廠也可能進(jìn)行了廣泛模仿。幣?；鼗鹛幚砗芎唵危ǔＲ慌鷰拍１环旁谝粋€(gè)熱盤子上，抹了油的雕刻面朝上。盤子下面加熱到適當(dāng)?shù)幕鼗饻囟?，通常為“麥稈”色（攝氏 205 度左右 – 譯者）。這樣做的結(jié)果是幣模根部的溫度要高于雕刻面的溫度，因此雕刻面能保持最大硬度，而根部則能保持最大的抗沖擊強(qiáng)度。

圖 171 模擬將翻模完成的幣模裝入夾具，準(zhǔn)備車削加工（今天已經(jīng)沒有八爪卡盤，但是操作工導(dǎo)引，也就是箭頭處刀架上的指示銷，還是原樣未變。）

(2) 復(fù)刻和縮雕機(jī)器

一些最具藝術(shù)才華的鋼模雕刻師的技能和新的翻模方式相結(jié)合，導(dǎo)致了前所未有的高質(zhì)量幣模圖案。但是批量生產(chǎn)還需要其它一些輔助工具。手工雕刻圖案非常緩慢，而且每次面值變化以后必須雕刻一個(gè)新的陰紋模。這樣會增加成本，還可能造成圖案的差異。這個(gè)問題的解決方法，是把藝術(shù)家的模型在一臺復(fù)刻機(jī)上復(fù)制成所需的尺寸。這樣的復(fù)刻機(jī)其實(shí)是一臺車床，在十九世紀(jì)初已經(jīng)發(fā)明出來。這類機(jī)器的首條記錄要?dú)w于 Christophe Scheiner 名下。他是一名耶穌會哲學(xué)家兼天文學(xué)家，生于 1575 年，卒于 1650 年。但是現(xiàn)代縮雕機(jī)的雛形是由 Dollond 于 1743 年制成的。它被叫作 "singe"，也就是猴子或模仿的意思。這些機(jī)器被用來將雕刻圖案復(fù)制到比一般幣模鋼要軟的材料上。1780 年左右，被稱為“肖像車床”(portrait lathe) 的類似機(jī)器在巴黎的法國造幣廠問世，并由 Dupeyrat 系統(tǒng)生產(chǎn)。1790 年，馬修-博爾頓為他的索霍造幣廠訂購了一臺。據(jù)稱他說過用肖像車床來雕刻一枚現(xiàn)有幣模的較小版本能夠把工作成本降低一半。在十九世紀(jì)初，縮雕機(jī)已經(jīng)在許多歐洲造幣廠使用，有幾臺保留至今。由 Braemt 制造的縮雕機(jī)（圖 172）陳列在布魯塞爾的造幣博物館，而由 Hulot 制造的另一臺縮雕機(jī)（圖 173）則保留在布魯塞爾的皇家圖書館的造幣部。一臺類似的機(jī)器位于德國卡爾斯魯爾的 Badisches 國家博物館內(nèi)，圖 174。所有這些早期的機(jī)器都是貨真價(jià)實(shí)的車床，因?yàn)樗鼈兪褂霉潭ǖ牡毒咴谛D(zhuǎn)的工件上切割出圖案。后來旋轉(zhuǎn)刀具被用來切割圖案，它們就變成了銑床。這一區(qū)別非常重要，因?yàn)樾D(zhuǎn)刀具切割相同深度所需的壓力較小。


圖 172 布魯塞爾造幣博物館內(nèi)的 Braemt 縮雕機(jī)。這實(shí)際上是一臺帶有固定刀具的車床，可以縮刻幣模，但浮雕也需按比例降低。照片由比利時(shí)皇家造幣廠提供。


圖 173 布魯塞爾皇家圖書館內(nèi)的 Hulot 縮雕機(jī)。該機(jī)器經(jīng)過改裝，可使用旋轉(zhuǎn)刀具。


圖 174 卡爾斯魯爾國家博物館所收藏的早期縮雕機(jī)后視圖，顯示了一個(gè)必須長時(shí)間不斷踩動的腳踏板式驅(qū)動裝置。驅(qū)動裝置上裝有兩根蝸桿，它們分別驅(qū)動模型和縮雕頭軸桿上的傳動輪。左手第三根蝸桿驅(qū)動一個(gè)下降裝置。這根蝸桿可以更換，以調(diào)整探針在模型上移動的速度。

Pistrucci（倫敦皇家造幣廠的意大利籍總雕刻師 – 譯者）于 1819 年在倫敦造幣廠安裝了一臺縮雕機(jī)。先前在意大利他曾經(jīng)用一臺類似的機(jī)器生產(chǎn)寶石浮雕。此時(shí)縮雕機(jī)還只能按相同比例縮小圖案的浮雕高度和直徑。例如，如果復(fù)刻正確，一個(gè) 50 毫米直徑和 2 毫米浮雕高度的圖案或模型可以縮刻成直徑為 25 毫米、浮雕最高為 1 毫米的幣模。五年后，倫敦造幣廠接收了一臺可以把直徑和浮雕高度按不同比例進(jìn)行縮刻的機(jī)器。這臺機(jī)器如今保存在倫敦科學(xué)博物館內(nèi)，圖175。這些機(jī)器實(shí)際上是帶有固定刀具的肖像車床，因此它們要縮雕的模型只能使用鋼或類似的堅(jiān)硬材料制成。據(jù)說 Pistrucci 曾用硬石來雕模。雕刻硬石肯定和雕刻鋼質(zhì)陰紋模同樣費(fèi)事。后來，縮雕機(jī)用上了鑄鐵或青銅制成的硬質(zhì)模型，但是它們的粗糙表面非常令人討厭。最后試用了電鑄銅型，也叫 galvano，可以在電解槽或電解罐里制成。在鎳電解過程中，陰紋的模型表面會首先沉淀一層鎳金屬。隨后的銅電解過程會產(chǎn)生更多的沉淀物，增加鎳鍍層的強(qiáng)度。模型由此轉(zhuǎn)變成了一個(gè)硬殼。殼的背面可加上硬蠟來增加表面強(qiáng)度。這樣的電鑄銅型被裝在模型夾具上能夠承受探針尖的壓力，圖 176。


圖175 1824 年倫敦的皇家造幣廠購買供 Wyon 兄弟使用的縮雕機(jī)。這是一臺固定刀具的車床。綁在刀具臂右側(cè)伸展部分的懸吊鋼柱顯示出刀具所需的強(qiáng)大壓力。機(jī)器后部和側(cè)面的兩根軸桿不知是何用意。側(cè)面軸桿的前端可以安裝一根蝸桿，來與轉(zhuǎn)動樞軸懸掛螺絲的蝸輪接合。這意味著可以進(jìn)行 1:1 復(fù)刻操作。圖中顯示的懸臂裝置可能會產(chǎn)生不同深淺程度的浮雕。照片由倫敦科學(xué)博物館提供。


圖 176 縮雕機(jī)的模型夾具有一個(gè)裝在蠟餅上的現(xiàn)代電鑄銅型。女王肖像中心的圓形痕跡顯示出探針的拋光作用。照片由皇家造幣廠提供。

到了 1850 年，縮雕機(jī)加上了旋轉(zhuǎn)刀具和其它改進(jìn)措施。雕刻師 C J Hill 在 1851 年的“萬國工業(yè)博覽會 ”上展示了一臺最新式雕刻機(jī)，由位于沃克斯豪爾（倫敦中部地區(qū) – 譯者）的 George Wailes & Company 制造。但不幸的是在該公司 1890 年搬遷到埃德蒙頓以后，所有記錄資料全部丟失。在那以前，George Wailes 向各地造幣廠交付了數(shù)臺縮雕機(jī)，也交付了一臺給附近的章牌公司 John Pinches。Pinches 另外還需要一臺縮雕機(jī)，而他們與巴黎的章牌雕刻師讓維爾 (Janvier) 的交情使得后者主動提出要為他們造一臺。結(jié)果，讓維爾在隨后的半個(gè)世紀(jì)中成為縮雕機(jī)的主要制造商。這些縮雕機(jī)至今還聞名于世，因?yàn)樵S多早期的型號仍在使用，圖 177。1866 年， C J Hill 為另一種縮雕機(jī)取得了專利權(quán)。他的縮雕機(jī)與已有的機(jī)器結(jié)構(gòu)不同。電鑄銅型在一根垂直的軸上轉(zhuǎn)動，而裝有刀具和探針的縮刻臂在水平面上掃描縮刻比例和模型，圖 178。機(jī)器的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜。此外 Hill 還設(shè)計(jì)了輔助設(shè)備來正確設(shè)定刀具和探針。但是機(jī)器難以操作，最終成為倫敦科學(xué)博物館里的另一件展品。德國和瑞士也制造了另外一些型號，但是它們在原理上和讓維爾的設(shè)計(jì)無甚差別。巴黎的工藝美術(shù)博物館收藏了一組縮雕機(jī)。


圖 177 讓維爾縮雕機(jī)的較新設(shè)計(jì)，1900 年左右。


圖 178 Hill 的縮雕機(jī)。照片由倫敦科學(xué)博物館提供。

旋轉(zhuǎn)刀具的應(yīng)用降低了切割縮雕模所需的壓力，探針承受的壓力也相應(yīng)減小，因此較軟的材料，如上文中提到的電鍍銅型，就可被用作模型。較輕的壓力意味著可以使用尖部更細(xì)的探針，更加精確地探知圖案的細(xì)節(jié)，這樣做出來的縮雕模只需少許手工修模便可完成。然而巴黎造幣廠為了確保圖案的銳度，還會用手工挖低直雕模上有些平坦的背景部分，因此用直雕模壓出的陰模上留下的金屬較多。這些多余的金屬然后用手工銼掉，以增加圖案輪廓的銳度。該工藝被稱為“底板升高”法。
  
在縮雕過程中，刀具和探針從圖案的中心開始工作。需要在可行的情況下讓旋轉(zhuǎn)刀具勻速沿著縮雕模的表面移動?？s雕模和模型同步轉(zhuǎn)動，因此需要一種裝置能讓它們在探針和刀具位于其中心時(shí)快速轉(zhuǎn)動，然后逐漸降低轉(zhuǎn)速，直到探針和刀具到達(dá)邊緣部分。最早的縮雕機(jī)上只有用腳操作的踏板直接驅(qū)動裝置，但是到了 1850 年，有人發(fā)明了某種機(jī)械結(jié)構(gòu)來滿足這一理論要求。讓維爾的做法是讓一根傳動帶穿過兩個(gè)同軸錐筒。（上面一個(gè)錐筒起張緊作用，并不傳動 – 譯者）同一根軸上另有一根傳動帶來驅(qū)動刀具，圖 177。德國 Augenstein 公司制造的另一種縮雕機(jī)有一個(gè)從理論上來說是最為理想的解決方法：一個(gè)旋轉(zhuǎn)的球體在一個(gè)圓盤的表面上滾動，帶動圓盤以越來越低的速度轉(zhuǎn)動，但不幸的是這個(gè)球體很容易打滑。
  
刀具和探針的尖部變得非常細(xì)。1905 年，倫敦造幣廠的愛德華-里格爵士找出了一種方法來確定兩者尖端半徑之間的關(guān)系。刀具的尖端越做越細(xì)，因此掃描一個(gè)特定區(qū)域所需的圈數(shù)就相應(yīng)增加，而且刀具用鋼必須是當(dāng)時(shí)最高質(zhì)量的鋼材，才能保證在重新磨刀前刀具能夠保持適當(dāng)?shù)氖褂脡勖?。同時(shí)直雕模所用的鋼材經(jīng)過精心選擇，做到盡量軟，因此其碳含量比通常的幣模鋼略低一些。在最初磨刀后，刀具的尖部立即被浸入少量汞液中淬火。這種迅速淬火處理可形成最堅(jiān)硬的表層。探針沿著模型表面每走一圈的動作都受縮雕機(jī)中變速齒輪的控制，并由此形成粗雕或精雕效果。這些齒輪也通過改變傳動帶在錐筒上的位置來控制模型夾頭的轉(zhuǎn)速。這些縮雕機(jī)能夠雕刻約0.25 毫米的深度，因此得多次掃描模型。此刻一位藝術(shù)家就可以在油土上雕出巴黎的淺浮雕塑像，然后用它制作造幣壓機(jī)所使用的工作模。

（3）模圈

新式壓機(jī)使用的模圈也是用鋼制作。如果是生鐵模圈，通常會加裝一個(gè)經(jīng)過硬化處理的小模圈嵌套。所有模圈都必須經(jīng)過車床加工，才能裝入壓機(jī)。模圈直徑一般為 100 毫米，外緣帶肩，以放入造幣壓機(jī)的進(jìn)料臺（見第 14 章圖 154）。如果幣邊是光邊或帶陰紋文字，幣模開孔是光滑的，但如果幣有邊齒或銑成的幣邊，模圈就要經(jīng)過刻制。有兩種產(chǎn)生邊齒的方式，一種使用一個(gè)帶錐度的沖桿，另一種則利用一個(gè)滾花輪，圖 179。一個(gè)小壓機(jī)被用來把沖桿壓入光滑的開孔，直到所需的直徑。而滾花輪則被裝上車床的刀架上，壓向開孔的表面，直到完全壓出邊齒的深度。這道工序可以和模圈車削同時(shí)進(jìn)行。使用沖桿可以保證模圈孔內(nèi)邊齒的數(shù)目，而滾花所產(chǎn)生的邊齒數(shù)目可能會稍稍不同。在沖制方式中，模圈孔要做成略帶錐度，以配合沖桿，但是這反而是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)檫@樣壓成的硬幣會緩緩脫離模圈，保證其被頂出時(shí)不至于突然跳出。即使是壓花，也可以對車床中的滾花輪進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，在模圈孔內(nèi)產(chǎn)生類似的錐度。順便講一下模圈承受的壓力和應(yīng)力。如果是全負(fù)荷壓制，壓印時(shí)模圈孔的直徑會增加百分之零點(diǎn)五到百分之一。負(fù)荷消失后，模圈會收縮，將硬幣抱死。接著硬幣要被下模頂出來，這一做法過去和現(xiàn)在都一樣。其證據(jù)是許多硬幣平坦的邊圈周圍稍稍突起的部分。有時(shí)突起部分出現(xiàn)在一側(cè)。具體情況和幣模的車削和調(diào)設(shè)有關(guān)。模圈的工作壽命通常是幣模的兩到三倍。如果使用模圈嵌套，得把它取出來丟掉。但如果實(shí)心模圈不宜繼續(xù)使用，可以車削成再大一號的尺寸，如此這般地重復(fù)使用兩三次。


圖 154 1966 年拉合爾造幣廠的瓦特壓機(jī)。進(jìn)料臺的前半部靠在壓機(jī)右側(cè)底部。圖中顯示出十字形頂部和導(dǎo)軌，以及裝卸螺絲用的進(jìn)料臺槽。進(jìn)料管和橋接部分被放在壓機(jī)的基座上。圖中前景里的基座螺栓不知何用。


圖 179 上圖 – 可在模圈孔中形成邊齒的滾花輪；下圖 – 使用沖桿制作邊齒的方式

整體式模圈不可用于邊緣文字凸出的錢幣。即使有可能在模圈內(nèi)雕刻出陰紋的文字，壓印出的陽紋文字在硬幣壓完脫模時(shí)也會從幣邊刮掉。在幣邊需要使用陽紋時(shí)，會采用“virole brisé”法，也就是分離式模圈，以便同時(shí)壓出正面、背面和幣邊。這樣做的好處，是在模具設(shè)置正確的前提下，能夠保證幣邊的圖案與正面圖案和背面圖案始終保持同樣的關(guān)系。此外，該方式也是最好的防偽手段：沒有其它可行的生產(chǎn)方法。通常分離式模圈會按照放射方向分成三個(gè)同等的組塊。組合后它們會形成一個(gè)圓環(huán)，其外緣帶有錐度，與一個(gè)特殊的鋼環(huán)中相應(yīng)的錐形孔相配合，而這個(gè)特殊鋼環(huán)安裝在壓印機(jī)的進(jìn)料臺上，圖 180。幣模的模體要經(jīng)過特制。上模有一個(gè)短短的凸出部，以便把模圈組塊壓向模圈孔里的葉片彈簧。這些葉片彈簧安裝在進(jìn)料盤鋼環(huán)的底面。下模也有一個(gè)凸出部，其長度足以讓坯餅在模圈被壓下時(shí)保持正確的高度。這樣在壓印時(shí)，凸出的文字就能夠在邊緣上對著中心方向印制出來，圖 181。在壓印過程中，模圈組塊最初被三片彈簧托起，組塊的上緣與進(jìn)料臺的表面持平。坯餅由進(jìn)料爪放入模圈深處。隨后上模下降，把模圈組塊下壓。同時(shí)因?yàn)橄履＜绮恐車腻F形作用，模圈組塊被向內(nèi)擠壓。造幣的壓力迫使金屬擴(kuò)張，流入模圈上的陰紋中。此時(shí)模圈被牢牢夾在上下模之間的錐形孔里，但是模圈組塊周圍的鋼環(huán)會擴(kuò)張。這一點(diǎn)可以從所有這樣壓制的硬幣幣邊上的三道垂直線上看出來。模圈組塊的瞬間分離造成了這種現(xiàn)象。壓印以后，上模提起，緊接著下模升起，并且在三片彈簧的協(xié)助下提升模圈組塊，后者隨即相互分離。模圈孔打開后，硬幣被釋出，直到它和進(jìn)料臺上端的表面持平。生產(chǎn)這類硬幣要求頂級水平的技能。模圈上的雕刻內(nèi)容與兩個(gè)幣模設(shè)定之間的關(guān)系不允許壓印光邊或齒邊硬幣時(shí)所具有的余地。在 Uhlhorn 或類似具有移動進(jìn)料臺的壓機(jī)上，壓印的一剎那要對進(jìn)料臺進(jìn)行支撐。隨后支撐部分移走，進(jìn)料臺降低以完成造幣循環(huán)中的硬幣排出過程。Uhlhorn 壓機(jī)上與曲柄銷的額外連接可能提供了所需的機(jī)械結(jié)構(gòu)。


圖 180 安裝在進(jìn)料盤上的分離式模圈組合。上模降下，把模圈組塊向下壓。它們在模圈外環(huán)的錐孔中下移時(shí)逐步閉合。硬幣頂出時(shí)下模把模圈組塊推回打開的位置。此時(shí)它們由被螺絲擰在模圈外環(huán)上的三個(gè)葉片彈簧所支承。


圖 181 一個(gè)用分離式模圈壓印出來的硬幣（西班牙 250 比塞塔）的印字幣邊展開圖。箭頭指示的是模圈組塊的接合處。這個(gè)幣邊印跡上的字母當(dāng)然是反的。

一種翻模形式被用來雕刻分離式模圈。有時(shí)會模仿壓機(jī)的進(jìn)料臺以提供一個(gè)定位夾具。一個(gè)三片式模圈母模經(jīng)過雕刻和硬化，被用來壓印一個(gè)具有硬幣厚度和直徑的鋼盤。這個(gè)鋼盤經(jīng)過硬化后成為父模。父模在定位夾具中被用來壓印模圈組塊的模坯，圖 180。如果幣模和模圈的設(shè)置正確，硬幣成品上設(shè)計(jì)圖案的關(guān)系便能夠保持一致。

Droz 對分離式模圈非常投入。他竭力倡導(dǎo)這一方法，并進(jìn)行了試制工作。但是他遺留下來的試驗(yàn)成果中含有一些難解的不一致之處?！皣覍W(xué)院”于 1803 年在巴黎發(fā)表的一份報(bào)告以說明和圖示的方式講解了他的方法。圖 135 展示了他的六片式模圈的全景圖和剖面圖。在伯明翰金銀檢驗(yàn)所收藏的博爾頓的幣模中，有一個(gè)模圈實(shí)樣。它毫無疑問出自 Droz 之手， 圖182。Droz 的模圈組塊不是整體上升和下降，而是依靠外緣的鉸鏈在中心部分升起。Droz 圖紙所示的圓形外圈不可能做到這一點(diǎn)！外圈必須是六邊形才能讓鉸鏈工作。對伯明翰金銀檢驗(yàn)所模圈的觀察證明了這一點(diǎn)。此外，伯明翰金銀檢驗(yàn)所的模圈沿著鉸鏈的延伸線水平拆分，兩半可以組裝起來。這個(gè)模圈實(shí)際存在，其真實(shí)性毋庸置疑，但是令人不解的是 Droz 如何允許這樣的錯(cuò)誤出現(xiàn)在他的圖紙之中。


圖 135 用于壓印陽紋邊緣文字的分離式模圈


圖 182 Droz所設(shè)計(jì)的六片分離式模圈部件。這個(gè)模圈經(jīng)過精心制作，每一個(gè)螺絲都編了號，以放入自己獨(dú)有的孔中。照片由伯明翰金銀檢驗(yàn)所提供。

總共有近9000字，有興趣者需耐心閱讀。這段時(shí)間一直在翻譯這篇資料，錢幣知識欄沒有及時(shí)更新。抱歉！

王版辛苦了！

    

王版又見您的大作了。上海聚會，沒機(jī)會當(dāng)面討教，十分遺憾。
這遍大作，讀讀數(shù)次仍難開巧。太專業(yè)，技術(shù)性極強(qiáng)，是一遍極其精致的好文章。
王版，辛苦了。
喜歡技術(shù)帖的網(wǎng)友，絕對都是您的粉絲。當(dāng)然包括我啦！

王版辛苦了，又有好東西可以學(xué)習(xí)了?。。?img src="images/post/smile/default/1.gif" />

謝謝盧兄。我在美國，沒有去上海的聚會。

這篇文章是很難讀，我翻譯時(shí)也查了許多資料。讀時(shí)需要許多背景知識，如幣模加工過程中的退火等。其實(shí)翻譯時(shí)我已經(jīng)稍稍做了一些變動，否則文字的邏輯順序更難把握。如果您對帖子的某個(gè)具體說法有疑問，請盡管提出，大家共同探討。我翻譯時(shí)盡量做到理解了以后才翻，比如說用鉸鏈的分離式模圈的原理。但也有可能翻譯表達(dá)得不夠確切，或者說作者以為很容易的事，我們卻很陌生。機(jī)器的具體工作原理等不一定非得掌握。就縮雕機(jī)來說，知道是從仿形車床開始，過渡到仿形銑床，到如今機(jī)械仿形變成電腦仿形就差不多了。

       慢慢學(xué)習(xí)研究

王版您好，謝謝您百忙中回帖。
上海聚會，我張冠李戴對不起。
在帖中，圖154敘述中，基座螺栓不知何用？
我認(rèn)為，螺栓功能為調(diào)節(jié)高低。
因?yàn)橥邌崽貕簷C(jī)與宅地平面不可能處處接觸，這樣基座[壓機(jī)]某部分就傾斜，對壓機(jī)性能有一定影響。
在現(xiàn)代企業(yè)中，車床、磨床、銑床及加工中心等等，按裝時(shí)都必需水平儀校驗(yàn)，以確保機(jī)器的良好性能。
由于義務(wù)能力缺乏，不到子處請包涵。

盧兄所提基座螺栓的作用我認(rèn)為作者是知道的，要不然也不可能當(dāng)了那么多年的皇家造幣廠總工。從圖中情況看，這兩顆螺栓離壓機(jī)的機(jī)座似乎有一段距離，而且處于未擰緊狀態(tài)，可能不是用在這臺壓機(jī)上的。因此作者說“不知何用”。

非常好的資料，王版辛苦了。